В настоящее время во многих лесхозах опытно-производственные разработки включают организацию территории выдела, технологию отбора деревьев для формирования оптимально продуктивного лесного полога без клеймения вырубаемых деревьев, технику спиливания убираемых деревьев, их удаление от пня, трелевку и транспортировку срубленных деревьев на верхний склад.
В лесах нашей страны при рубках ухода за лесом с заготовкой ликвидной древесины применяют узко-, средне — и широкопасечную технологию с расстоянием между трелевочными волоками соответственно 20—30; 35—50 и 60 м и более.
Узкопасечная технология. Предусматривает полную механизацию работ — машина осуществляет и укладку деревьев, не съезжая с технологического волока. Такая технология позволяет снизить повреждения в пройденном рубкой насаждении, благоприятствует сохранению подроста и исключает необходимость очистки лесосек. Узкопасечная технология эффективна не только в естественных насаждениях, но и в культурах при ширине междурядий 2,5 м и более: машина «Дятел-1» движется по междурядью и вырубает деревья в двух прилегающих рядах с каждой стороны. Недостатки этой технологии следующие: 1) густая сеть технологических коридоров, занимающих до 15—30 % лесной площади, что снижает продуктивность насаждений; 2) прямолинейность волоков; 3) зависимость ширины пасеки от длины вылета стрелы гидроманипулятора. Ширина лесной полосы между технологическими коридорами до 30 м.
Среднепасечная технология. Применяется в РСФСР, Литве, Латвии и в других республиках при прореживаниях и проходных рубках. Трелевочные волоки шириной до 4 м в насаждениях средних классов бонитета прорубают через 40 м, а в насаждениях высших классов бонитета — через 50 м. Среднепасечная технология наиболее приемлема для последних рубок ухода, а также для постепенных и выборочных рубок главного пользования с возобновившимся под материнским пологом поколением хвойных пород.
Широкопасечная технология. С лесоводственных и технико-экономических позиций эта технология более приемлема, так как создание технологических волоков через 100 м не нарушает оптимальной лесной среды, а возможность использования дорог, просек, прогалин в качестве волоков и складов снижает затраты на организацию территории. Широкопасечная технология эффективна при линейно-селекционном способе ухода в культурах, а также при прочистках и прореживаниях в лесах зеленой зоны с густой сетью дорог.
По способу трелевки технологию рубок ухода разделяют на три вида: трелевку сортиментов, хлыстов и деревьев. С лесоводственных позиций наиболее приемлема трелевка сортиментов, так как разделка на сортименты на пасеке позволяет проводить валку в наиболее удобном направлении и наносит минимум повреждений оставляемым деревьям; кроме того, отпадает надобность в верхних складах. Существенные недостатки метода — гужевая или ручная доставка сортиментов к волоку, не всегда рациональная раскряжевка хлыстов, несвоевременная вывозка сортиментов. В результате многие лесхозы страны приняли технологию с трелевкой хлыстов. В этом случае возможны механизированная трелевка, более рациональная и разнообразная раскряжевка хлыстов, но при валке и трелевке наносится большой ущерб оставленным деревьям и окружающей среде. Трелевка деревьев — перспективная технология, позволяющая максимально утилизировать срубленное дерево при условии сбыта сучьев и зелени.
Важный элемент в технологической схеме работ на рубках ухода — система транспортных путей: магистральных волоков и технологических коридоров, а также их ширина, длина и угол примыкания. Существуют определенные зависимости между глубиной колеи, состоянием почвы, характеристиками ходовой части и мощностью самоходных машин и транспортной нагрузкой (количества проездов) в технологических коридорах. Для исследований технологических вариантов рубок ухода важен показатель — протяженность технологических коридоров, поскольку здесь меняются и транспортная нагрузка и степень повреждаемости оставляемых деревьев, причем последний показатель во многом влияет на техническую и экономическую сторону лесных работ. Доля лесной площади, занятой под технологические коридоры, в свою очередь зависит как от расстояния между ними, так и от их ширины. С другой стороны, существуют связи между транспортной нагрузкой технологических коридоров и такими элементами технологий рубок ухода, как расстояние между технологическими коридорами, интенсивность рубок ухода, нагрузка на оси самоходных средств и конфигурация обрабатываемой площади (последнее определяет длину технологических коридоров).
Для анализа возможных изменений транспортных нагрузок при разных технологических вариантах возможен следующий расчет. Предполагается, что в будущем основной формой рубок ухода станет поквартальный метод с прокладкой параллельных технологических коридоров, в основном в прямоугольных участках.
Расчеты, выполненные с большим количеством исходных данных, показывают, что в зависимости от общей протяженности технологических коридоров при трелевке количество проездов может колебаться в пределах от 1 до 30. Следовательно, уменьшение количества проездов возможно главным образом за счет уменьшения расстояния между технологическими коридорами или увеличения рейсовой нагрузки.
В качестве примера дана возможная разбивка в лесном квартале технологических коридоров и магистральных волоков. Расстояние трелевки по технологическому коридору в пределах 125 м обеспечивает сравнительно небольшую транспортную нагрузку (в конце коридора 10—12 проездов с грузом), а угол примыкания 35—40° минимальные повреждения у оставляемых деревьев. Могут быть применены и другие схемы, но всегда их выбор надо связывать с такими целями, как обеспечение минимальных повреждений почвы, оставляемых деревьев и обеспечение достаточного уровня производительности труда.
При рассмотрении механизированных работ на рубках ухода следует заметить, что валка деревьев, обрубка сучьев и раскряжевка при помощи бензиномоторных пил с последующим складированием сортиментов вручную являются тяжелыми и очень тяжелыми работами. Ввиду этого наше внимание должно быть обращено на такие технологические процессы, где тяжелые и повышенной опасности работы выполнялись бы машинами.
В процессе перемещения лесоматериалов имеются две существенно отличающиеся между собой операции: процесс собирания древесины до погрузки и первичная транспортировка. На первой операции рабочий процесс характеризуется малой нагрузкой (одно или несколько деревьев, сортиментов), ограниченной скоростью и относительно малыми расстояниями перемещения. Операции осуществляются непосредственно в древостое. Погрузка и первичная транспортировка (трелевка, подвозка) характеризуются значительными нагрузками и увеличенной скоростью движения машины. Операции выполняются в большинстве случаев в технологическом коридоре.
Собирание (подтаскивание) срубленных деревьев требует значительно меньших мощностей, чем первичная транспортировка, но отличается сложностью выполнения. Это обуславливает стремление разделить данные рабочие процессы, и, где это удается, там резко растет производительность на первичной транспортировке. Примером тому может быть работа трелевочных тракторов и машин на подвозке сложенных у технологического коридора лесоматериалов. Изложенным можно объяснить также и факт, что подвозка была механизирована значительно раньше, чем процесс срезания — собирания подлежащих рубке деревьев.
При проведении рубок ухода в настоящее время применяют два принципиально различных способа сбора древесины: 1) перемещение дерева (сортиментов) в поваленном виде; 2) перемещение дерева в вертикальном положении. Наиболее распространен в лесохозяйственной практике первый способ с технологиями заготовки деревьев, хлыстов или сортиментов. Этому способствует широко внедряемый комплекс машин для реализации данного способа — бензиномоторные пилы, трелевочные лебедки, тракторы с лебедками или погрузчиками и др. Для реализации второго, перспективного, способа опытными партиями выпускаются машины с гидроманипуляторами, позволяющие срезать деревья, выносить их из насаждения и формировать из них в пачки в технологическом коридоре.
Лесоводам Советского Союза принадлежит приоритет по разработке и научному обоснованию способа машинного срезания — выноса деревьев на рубках ухода. Рассматривая положительные и отрицательные стороны этих способов, приходим к выводу, что манипуляции с поваленным деревом или сортиментом в оставляемой части лесонасаждения осуществить всегда более сложно, чем переместить дерево в вертикальном положении, а от этого в большой мере зависит степень повреждения оставляемой части древостоя и лесной почвы.
Заслуживает внимания такая операция, как вынос пакета (деревьев, хлыстов, сортиментов) в технологический коридор при помощи их поднятия и поворота в вертикальном положении. Данный технологический прием позволяет свести до минимума повреждения у оставляемых деревьев и конструктивно реализован в подтрелевщике древесины тракторном ПДТ-0,3.
Способ выполнения таких операций, как трелевка или подвозка лесоматериалов, полученных при рубках ухода, к автодороге (верхнему складу), во многом зависит от технического решения операций валка — сбор — обработка подлежащих рубке деревьев. Различают подвозку сортиментов, трелевку хлыстов, полухлыстов и деревьев с последующей их обработкой на верхнем или на нижнем складе. Как уже было отмечено, эффективность первичного транспорта во многом зависит от объемов подготовленных пакетов. Можно утверждать, что на рубках ухода технология заготовки ликвидных лесоматериалов уже в обозримом будущем будет полностью механизирована. Пример тому — опыт, приобретенный в передовых хозяйствах.
В течение нескольких лет в опытном хозяйстве научно-производственного объединения «Силава» эксплуатируется комплект машин для проходных рубок со средним объемом дерева 0,11—0,13 м3. Комплект состоит из валочно-пакетирующей машины ВПМ-35 (выработка 5,5 м3/чел.-ч, расстояние между технологическими коридорами 20 м); колесного трактора ЛТ-157 (10 м3/чел.-ч), или Т-40Л (5,5 м3/чел.-ч); автопоезда с прицепом для вывозки деревьев (4,9 м3/чел.-ч); сучкорезной машины ЛП-30Б (5,5 м3/чел.-ч) и стационарного оборудования для переработки тонкомерных деревьев на круглые сортименты, технологическую щепу и товарную древесную зелень (выработка 1,5 м3/чел.-ч). Для переработки кроны крупномерных деревьев применяют измельчитель-пневмосортировщик ИПС-1.0М (2 т/чел.-ч), или сортировщик зеленой щепы СИКО-2 (3 т/чел.-ч) для выработки технологической и топливной щепы и древесной зелени.
В целом на всем технологическом процессе заготовки — переработки целого дерева трудозатраты составляют от 1,1 до 1,3 чел.-ч на 1 т биомассы. Доля машинизированного труда по всему технологическому процессу 90—93 %. Выход товарной продукции по сравнению с выходом при традиционной технологии использования стволовой древесины увеличивается на 30—35 %, а в случае организации переработки древесной зелени на кормовые продукты или экстрактивные вещества — на 60—65 %.